WOD使用方法介绍
1. WOD简介
世界海洋数据库（World Ocean Database，WOD）是世界上最大的，格式统一，质量受控，可公开获得且不受使用限制的海洋剖面数据集合，是进行海洋、气候和环境研究的强大工具。该数据库是经过20多年协调努力的最终结果，将组织、机构、个人研究的数据以及数据恢复计划的数据整合到了一个数据库中。该数据库涵盖从Cook船长1772年航行到当代Argo时期的数据，使其成为长周期和历史海洋气候分析的宝贵资源，并且可通过NCEI存档获得WOD中20000多个数据集的原始版本。
WOD更详细的介绍以及用户手册可以通过下面的网址获取：
https://www.ncei.noaa.gov/sites/default/files/2020-04/wod_intro_0.pdf
https://www.ncei.noaa.gov/sites/default/files/2020-04/wodreadme_0.pdf
1.1 WOD数据来源
WOD是NCEI（National Centers for Environmental Information）的产品和IODE（International Oceanographic Data and Information Exchange）项目，其海洋学数据来源十分广泛，包括从许多项目中获取以及科学家单独提供。此外，IODE / GODAR和WDS（World Data System）等许多国际组织也参与其中，丰富了WOD的数据。
1.2 WOD深度定义
WOD数据与深度值是紧密联系的。WOD深度数据是使用联合国教科文组织的标准海洋算法来计算包括压力测量在内的数据的深度。而从XBT收集的深度数据是根据跌落速率方程和跌落后的时间计算得出的。并且1976年以前的深度计算是根据钢丝绳的长度和角度得出的。但是，不管深度计算方法如何，所有剖面都将换算到WOA的标准深度。
1.3 海洋剖面
WOD数据中的内容是由海洋剖面组成的，其中包含从一个位置的不同深度处获取的单个变量（温度、盐度、含氧量、营养物、示踪剂、生物变量等）的测量值，或者从海洋表面获取的水平读数。WOD中的剖面包含多个深度以及多个变量对，这种海洋学资料是通过在同一地点使用同一套仪器采集的多个剖面构成的。
表1 WOD18中与深度相关的现场测量的主要变量
1.4 主要版本
WOD包含定期的主要版本和这些版本的季度更新。每个主要版本都与同时发布的《世界海洋地图集》（World Ocean Atlas，WOA）相关联，并在WOA中进行最终质量控制标记。
每个季度更新版本都包含其他历史和最新数据以及初步质量控制。目前最新的版本是2018年世界海洋数据库（World Ocean Database 2018，WOD18），其中包括由35.6亿个个人剖面测量值组成的超过1570万个海洋学资料。
WOD近几年的版本网站如下：
目前版本: WOD18 https://www.ncei.noaa.gov/sites/default/files/2020-04/wod_intro_0.pdf
WOD13 doi:10.7289/V5NZ85MT
WOD09 https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/1195
WOD05 https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/1131
1.5 质量控制
WOD的质量控制程序实时记录，并在每次执行任务时，结果作为标记记录在每次测量中。WOD中由来自美国和世界各地的20000多个单独的存档数据集，这些所有的数据集都转换为相同的标准格式，并在WOD中检查是否重复，然后根据测试进行质量标记。在计算构成世界海洋地图集（WOA）系列的海洋气候平均场时，会设置其他主观标志。
2. WOD数据下载
2.1 WOD常规数据下载
使用WODselect检索系统可以通过特定参数（日期，地理区域，探针类型等）和测量变量来搜索WOD中的数据，然后根据数据集分布图和其他搜索条件下载WOD native，csv或netCDF格式的数据集。通过WODselect检索出的参数如下图所示，然后可以根据实际使用时的限制条件进行进一步的勾选检索。
图1 WODselect检索参数
WODselect常用参数的检索条件如下所示：
（1）地理坐标
（2）起始时间
（3）数据集
WOD包含以上11个数据集，每个数据集的含义如表2所示
图1 WODselect检索参数
（4）测量变量
部分测量变量如下图所示，完整的变量请参阅表1。
（5）其他参数
除了上述几种常用的参数外，检索条件还包括国家、调查船、生物学等参数。在检索这些参数时需要输入各个参数的代码，代码的获取可以通过如下图所示每一部分的序号1的提示，也可以通过之后提到的代码表获取。
2.2 WOD更新数据下载
在WOD界面上除了可以而通过WODselect对常规数据进行检索，还可以点击右侧的WOD Updates对从2018年到现在这期间更新的各个数据集的数据进行检索和下载。
2.3 WOD本地ASCII格式数据下载
通过WODselect的检索方式对数据下载需要填写邮箱地址，然后等站内完成自己设置的检索条件后通过邮件的方式提醒我们到网站下载，当我们所需的数据量较大时，站内检索的时间较长。而通过本地ASCII格式进行数据检索则可以避免这种麻烦。该格式按照地理位置和时间对数据进行了初步整理，然后可以通过下面的界面来检索WOD数据。
（1）按照地理位置检索可得到如下地图，点击地图上的网格就能检索出每个网格上存在的数据集。
（2）按照时间得到的检索界面如下所示，可以通过选择年份对各个数据集的所需年份的数据进行检索下载。
2.4 代码表下载
该代码表包含使用WOD所需的代码，其中分为两大部分，一部分包括：主要研究者名单、国家清单、深度因变量列表、质量控制标志、WOD数据集列表；另一部分包括：第二个标题代码表（气象、海洋状态、元数据代码）、特定变量代码（特定测量变量的元数据）、生物代码（生物元数据：仪器、方法等）、特定分类代码（单个分类的元数据和描述性代码）。
部分特定变量代码表如下图所示：
WOD代码表下载网站如下：
https://www.ncei.noaa.gov/access/world-ocean-database/wod-codes.html
3. 数据集内容
以从地理坐标中检索的CTD数据为例，选取南海范围内经度为105~125°E、纬度为5~25°N的数据。下载的文件名称是ocldb1618646673.24116_CTD.nc.gz，解压获得ocldb1618646673.24116_CTD数据。以下是使用matlab进行数据读取后对主要内容的简要介绍。
Source:
D:\codes\matlab\ocldb1618646673.24116_CTD.nc // 表示了你的数据，文件的路径
Format: netcdf4 //Format 格式
Global Attributes:
institution='National Centers for Environmental Information (NCEI), NOAA'
source = 'World Ocean Database'
References = 'World Ocean Database 2018.
URL:http://data.nodc.noaa.gov/woa/WOD/DOC/wod_intro.pdf'
title = 'World Ocean Database - Multi-cast file'
summary = 'Data for multiple casts from the World Ocean Database'
id = '/wod/select/online/outgoing/ocldb1618646673.24116_CTD.nc'
naming_authority = 'gov.noaa.nodc'
geospatial_lat_min = 0 //纬度范围
geospatial_lat_max = 25
geospatial_lat_resolution = 'point' //纬度分辨率
geospatial_lon_min = 100.3667 //经度范围
geospatial_lon_max = 125
geospatial_lon_resolution = 'point' //纬度分辨率
time_coverage_start = '1961-06-15' //数据起始时间
time_coverage_end = '2020-05-11'
geospatial_vertical_min = 0 //地理空间垂直范围
geospatial_vertical_max = 5907.0762
geospatial_vertical_positive = 'down'
geospatial_vertical_units = 'meters' //单位
creator_name = 'Ocean Climate Lab/NCEI' //企业信息
creator_email = 'OCLhelp@noaa.gov'
creator_url = 'http://www.nodc.noaa.gov'
project = 'World Ocean Database'
acknowledgements = ''
processing_level = ''
keywords = ''
keywords_vocabulary = ''
date_created = '2021-04-17'
date_modified = '2021-04-17'
publisher_name='US DOC;NESDIS; NATIONAL CENTERS FOR ENVIRONMENTAL INFORMATION'
publisher_url = 'http://www.nodc.noaa.gov'
publisher_email = 'NODC.Services@noaa.gov'
history = ''
license = ''
standard_name_vocabulary = 'CF Standard Name Table v41'
featureType = 'Profile'
cdm_data_type = 'Profile'
Conventions = 'CF-1.6'
Dimensions: //数据的维度
casts = 16617
z_obs = 5618714
Temperature_obs = 5618714
Nitrate_obs = 49005
Salinity_obs = 5617710
Pressure_obs = 5575310
Oxygen_obs = 685779
strnlen = 170
strnlensmall = 40
numberofpis = 537
Variables: //数据的变量
country
Size: 40x16617
Dimensions: strnlensmall,casts
Datatype: char //数据类型
lat //纬度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes: //数据特征
standard_name = 'latitude' //数据标准名称
long_name = 'latitude' //数据长名称
units = 'degrees_north' //数据单位
lon //经度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
standard_name = 'longitude'
long_name = 'longitude'
units = 'degrees_east'
time //时间
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: double
Attributes:
standard_name = 'time'
long_name = 'time'
units = 'days since 1770-01-01 00:00:00 UTC'
_FillValue = -10000000000
date //日期
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: int32
Attributes:
long_name = 'date'
comment = 'YYYYMMDD'
GMT_time //格林尼治时间
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
units = 'hours'
long_name = 'GMT_time'
Project //项目名称
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Project_name'
comment = 'name or acronym of project under which data were measured'
Platform //平台
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Platform_name'
comment = 'name of platform from which measurements were
Bottom_Depth //底部深度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
standard_name = 'sea_floor_depth_below_sea_surface'
units = 'meters'
_FillValue = -10000000000
Water_Color //水色
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Water_Color'
units_wod = 'Forel-Ule scale (00 to 21)'
Water_Transpar //透明度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'Water_Transparency'
units = 'meters'
comment = 'Secchi disk depth'
_FillValue = -10000000000
Wave_Direction //波向
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Wave_Direction'
units_wod = 'WMO 0877 or NODC 0110'
Wave_Height // 波高
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Wave_Height'
units_wod = 'WMO 1555 or NODC 0104'
Sea_State //海况
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Sea_State'
units_wod = 'WMO 3700 or NODC 0109'
Wind_Force //风的强度
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Wind_Force'
units_wod = 'Beaufort scale or NODC 0052'
Wind_Direction //风向
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Wind_Direction'
units_wod = 'WMO 0877 or NODC 0110'
Wind_Speed //风速
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
standard_name = 'wind_speed'
units = 'knots'
_FillValue = -10000000000
Barometric_Pres //压强
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'Barometric_Pressure'
units = 'millibars'
_FillValue = -10000000000
Dry_Bulb_Temp //干球温度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'Dry_Bulb_Air_Temperature'
units = 'degree_C'
_FillValue = -10000000000
Wet_Bulb_Temp //湿球温度
Size: 16617x1
Dimensions: casts
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'Wet_Bulb_Air_Temperature'
units = 'degree_C'
_FillValue = -10000000000
Weather_Condition //天气条件
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Weather_Condition'
Comment = 'Weather conditions at time of measurements'
dataset // 数据集
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'WOD_dataset'
Recorder //记录者
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'Recorder'
units_wod = 'WMO code 4770'
comment = 'Device which recorded measurements'
needs_z_fix //深度修复指令
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'z_fix_instructions'
units_wod = 'WOD_code'
comment = 'instruction for fixing depths'
real_time //真实时间数据
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'real_time_data'
comment = 'timeliness and quality status'
dbase_orig //数据库来源
Size: 170x16617
Dimensions: strnlen,casts
Datatype: char
Attributes:
long_name = 'database_origin'
comment = 'Database from which data were extracted'
z //深度
Size: 5618714x1
Dimensions: z_obs
Datatype: single
Attributes:
standard_name = 'depth'
long_name = 'depth_below_sea_surface'
units = 'm'
positive = 'down'
ancillary_variables = 'z_sigfigs z_WODflag z_origflag'
Temperature //温度
Size: 5618714x1
Dimensions: Temperature_obs
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'sea_water_temperature'
standard_name = 'sea_water_temperature'
units = 'degree_C'
coordinates = 'time lat lon z'
grid_mapping = 'crs'
_FillValue = -10000000000
ancillary_variables= 'Temperature_sigfigs Temperature_WODflag
Temperature_WODprofileflag Temperature_origflag'
Nitrate //硝酸盐
Size: 49005x1
Dimensions: Nitrate_obs
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'mole_concentration_of_nitrate_in_sea_water'
standard_name = 'mole_concentration_of_nitrate_in_sea_water'
units = 'umol/kg'
coordinates = 'time lat lon z'
grid_mapping = 'crs'
_FillValue = -10000000000
ancillary_variables = 'Nitrate_sigfigs Nitrate_WODflag Nitrate_WODprofileflag Nitrate_origflag'
Salinity //盐度
Size: 5617710x1
Dimensions: Salinity_obs
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'sea_water_salinity'
standard_name = 'sea_water_salinity'
coordinates = 'time lat lon z'
grid_mapping = 'crs'
_FillValue = -10000000000
ancillary_variables = 'Salinity_sigfigs Salinity_WODflag Salinity_WODprofileflag Salinity_origflag'
Pressure //压强
Size: 5575310x1
Dimensions: Pressure_obs
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'sea_water_pressure'
standard_name = 'sea_water_pressure'
units = 'dbar'
coordinates = 'time lat lon z'
grid_mapping = 'crs'
_FillValue = -10000000000
ancillary_variables = 'Pressure_sigfigs Pressure_WODflag
Pressure_WODprofileflag Pressure_origflag'
Oxygen //含氧量
Size: 685779x1
Dimensions: Oxygen_obs
Datatype: single
Attributes:
long_name = 'volume_fraction_of_oxygen_in_sea_water'
standard_name = 'volume_fraction_of_oxygen_in_sea_water'
units = 'umol/kg'
coordinates = 'time lat lon z'
grid_mapping = 'crs'
_FillValue = -10000000000
ancillary_variables = 'Oxygen_sigfigs Oxygen_WODflag
Oxygen_WODprofileflag Oxygen_origflag'